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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf die Metallbearbeitung, genauer auf
ein Verfahren zur automatischen regelung von Parametern des Schleifvorgangs und
eine Einrichtung zur Ausführung desselben.
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Die vorliegende Erfindung kann zur Aufrechterhaltung des zu regelnden
Parameters des Schleifvorgangs innerhalb festgelegter Grenzen in Keilwellenschleifmaschinen,
Zahnflankenrrchle ifmas cbingn, Flachschleifmaschinen sowie in Außenrundschleifaaschinen
angewendet werden, die nach dem Einstechverfahren arbeiten.
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Bekannt sind Verfahren zur automatischen Regelung von Parametern
des Schleifvorgans durch Ändern der Längsvorschubgeschwindigkeit, die der Regelabweichung
zwischen dem eingestellten Paraieterwert und dem tatsächlichen Wert proportional
ist,
der vom Rückkopplungsgeber gemessen wird.
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Die zu regelnden Parameter in den bekannten Verfahren sind: Schnittleistung,
Moment an der Schleifscheibe, Temperatur u.s.w0- Alle bekannten Verfahren gestatten
es, die Regelung in Richtung nur einer Koordinate durchzuführen, berücksichtigen
aber nicht, daß die Schleifscheibe das Werkstück nicht auf der gesamten Breite gleichmäßig
berührt. Die bekannten Verfahren erlauben es nicht, den zufälligen Charakter der
räumlichen Verteilung der Bearbeitungszugabe am Werkstück zu berAckrichtigen Die
nächstliegende technische Lösung zur vorliegenden Er~ findung ist ein Verfahren
zur automatischen Regelung von Parametern des Schleifvorgangs (siehe den Urheberschein
Nr. 588108, Int. Kl.2 324351/00, veröffentlicht 1978), bei dem zur Begclung der
Parameter des Schleifvorgangs die Stellgröße, d. h.
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die Vorschubgeschwindigkeit, proportional der Regelabweichung zwischen
dem eingestellten und dem tatsächlichen Parameterwert automatisch geändert wird.
Zur Berücksichtigung des zufälligen Charakters der Verteilung der Bearbeitungszugabe
in der Breite wird im bekannten {erfahren der augenblickliche Wert des eingestellten
Parameters proportional der aubtenblicklichen Schleifbreite verändert..
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Das bekannte Verfahren gestattet es nicht, die Streuung der Parameter
des Schleifvorgans innerhalb der tatsächlichen sChleifbreite zu berücksichtigen.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur automatischen Siegelung
von
Parametern des hleifvorangs, die einen Einsteller für den einustellenden Parameter
des Schleifvorgangs, einen Geber des tatsächlichen Parameterwertes des Schleifvorgangs
eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des eingestellten und des tatsächlichen Parameterwertes
sowie einen Regler enthält, der mit der Regelstrecke zusammenwirkt.
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Bei der bekannten Einrichtung führt der Geber des tatsächlichen Parameterwertes
des Schleifvorgangs das Messen des Parameterwertes des Schleifvorgangs durch, der
sich auf die gesamte Schleifbreite bezieht, berücksichtigt aber' nicht, daß die
Schleifscheibe das zu schleifende Werkstück nicht gleichnäßig auf der gesamten Breite
berührt.
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Die nächstliegende technische Lösung ur vorliegenden Erfindung stellt
eine Einrichtung dar, die das Verfahren zur automatischen Regelung (siehe Urheberschein
Nr. 588108, Int.
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2 Kl. B24B51/00, veröffentlicht 1978) von Parametern des Schleifvorgangs
realisiert.
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Die bekannte Einrichtung enthält einen Einsteller für den einzustellenden
Parameterwert des Schleifvorgangs, einen Geber des tatsächlichen Parameterwertes
des Schleifvorgaqgs, der sich auf die gesamte Schleifbreite bezieht,eine Vergleichseinheit
zum Vergleichen des eingestellten und des tatsächlichen Parameterwertes des Schleifvorgangs,
einen Regler, der mit der Regelstrecke verbunden ist, ein MeBgorät zum Messen des
augenblicklichen Schleifbreitenwertes, eine Divisionseinheit und eine Multiplikationseinheit.
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Während des Schleifvorgangs wird mit Hilfe des Gebers der tatsächliche
Parameterwert des Schleifvorgangs, mit Hilfe des Meßgerät8 aber der augenblickliche
Schleifbreitenwert gleichzeitig gemessen. Das Signal, das die Information über den
augenblicklichen Schleifbreit enwert trägt, gelangt in die Divisionseinheit, deren
Ausgangssignal dem Verhältnis der gemessenen Breite zur maximalen chleifbreite entspricht,
den den die im voraus je nach konkreten Bedingungen und Eearoeitungs art eingestellt
wird. Danach gelangt dieses Signal zu dem eins n Eingang der Multiplikationseinheit,
zu deren anderem Eingang ein Signal gelangt, das dem eingestellten Parameterwert
des Schleifvorgangs entspricht, der sich auf die gesamte Schleifbreite beziebt.
Am Ausgang der Multiplikationseinheit gewinnt man ein Signal, das die Information
über den eingestellten Parameterwert trägt, der der gesamten tatsächlichen Schleifbreite
entspricht, wobei dieses Signal in die Ver gleichseinheit gelangt, wo es mit dem
Signal verglichen wird, das dem tatsächlichen Parameterwert des Schleifvorgangs
entspricht. Vom Ausgang der Vergleichs einheit gelangt ein Signal zum Regler, das
die Information über die ibgelabweichung zwischon dem eingestellten und tatsächlichen
Parameterwert trägt, welche auf die gesamte tatsächliche Schleifbreite kommen.
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Die bekannte Einrichtung führt die Regelung unter Berücksichtigung
der tatsächlichen Kontaktbreite der Schleifscheibe und des Werkstücks ausv
Jedoch
gestattet es die bekannte Einrichtung nicht, die Streuung der Parameter des Schleifvcrgangs
innerhalb der Schleifbreite zu beru'cksicht igen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, ein Verfahren zur automatischen
Regelung von Parametern des Schleifvorgangs und eine Einrichtung zur >urchfiibrung
desselben zu entwickeln, die durch Intensivierung des Schleitworgangs unter Berücksichtigung
des zufälligen Charakters der Verteilung der Bearbeitungszugabe auf der gesagten
Schleifbreite eine Verkürzung der Schleifzeit unter gleichzeitiger Beibehaltung
der vorgegebenen Bearbeitungtsgüte auf der gesamte ten Oberfläche des Werkstücks
gewährleisten.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im Verfahren zur
automatischen Regelung von Parametern des Schleifvorgangs durch automatische Änderung
der Stellgröße proportional der Regelabweichung zwischen dem eingestellten und den
tatsächlichen Parameterwert des Schloifvorgangs erfindungsgemäß die Parameterwerte
des Schleifvorgangs mißt, die sich auf die gesamte Schleifbreite beziehen,den maximalen
Parameterwert des Schleifvorgangs wählt, der auf eine Schleifbreiteneinheit kommt,
als tatsächlicher Parameterwert genomlen, mit dem eingestellten Parameterwert des
Schleifvorgangs verglichen wird, wonach die Stellgröße proportional der Kagelabweichung
zwischen den erwähnten Parameterwerten verändert wird.
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Es erwies sich am günstigsten, den maximalen Parameterwert
des
Schleifvorgangs, der sich auf eine Schleifbreiteneinheit bezieht, durch Messen des
Parameterwertes des Schleifvorgas,der sich auf die gesamte Schleifbreite bezieht,
durch Messung der Leuchtkraft der Teilchen an der Schleifscheibe, die auf eine jede
Breiteneinheit des Schleifvorgangs entfallen, durch Abtrennung des maximalen leuchtkraftwertes
der Teilchen an der Schleifscheibe und Berechnung des auf eine Schleifbreiteneinheit
konmenden maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs zu er dritteln, Die gestellte
Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, die einen Einsteller für den einzustellenden Parameterwert des Schleifvorganges,
einen Geber des tatsächlichen Parameterwertes, der mit dem Einsteller für den einzustellenden
Parameterwert verbunden ist,und einen Regler enthält, der die Regelabweichung zwischen
dem eingestellten und dem tatsächlichen Parameterwert in die Stellgröße umwandelt,
mit der Vergleichseinheit verbunden ist und mit der Redelatrecke zusammenwirkt,
erfindungsgemäß eine Einheit zur Abtrennung des maximalen Parmeterwertes des Schleifvorgangs
der auf eine Schleifbreitenden einheit entfällt und tatsächlichen Parameterwert
des Schleifvorgangs darstellt, vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Vergleichseinheit
zum Vergleichen des tingestellten und des tatsächlichen Parameterwertes und deren
einer Eingang mit dem Geber des der gesamten Schleifbreite entsprechenden Parameterwertes
des
Sohleifvorgangs,in Verbindung ßteht und deren anderer Eingang mit der Regelstrecke
optisch verbunden ist.
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Zweckmäßigerweise enthält die Einheit zur Abtrennung des maximalen
Parameterwertes des Scbleifvorgangs, der auf eine Schleffbreiteneinheit des Schleifvorgangs
kommt, ein optischelektronisches Meßgerät zum Messen der leuchtkraft der Teil~ chen
an der Schleifscheibe, die auf eine jede Breiteneinheft des Schleifvorgangs entfallen,
eine Einheit zur Summierung von einel,Information über das Leuchten der teilchen
an der Schleifsoheibe tragenden Signale, die mit dem optisch-elek'-tronischen Meßgerät
verbunden ist, eine Einheit zur Abtrennung des maximalen Wertes eines Informationen
über das Leuchten der Teilchen an der Schleifscheibe tragenden Signals, die mit
dem optisch-elektronischen Meßgerät verbunden ist, eine Einheit zur Berechnung des
der auf eine Schleifbreiteneinheit entfallenden maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs,dederen
Eingänge an die Summiereinheit und die Einheit zur Abtrennung des maximalen Parameterwertes
des Inforna tionen über das Leuchten der Teilchen an der Schleifscheibe tragenden
Signals angeschlossen sind und deren Ausgang den Ausgang der Einheit zur Abtrennung
des auf eine Schleifbreiteneinheit kommenden maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs
darstellt.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtungen zur automatischen
Regelung von Parametern des Schleifvorgangs gestatten es, die Schleifleistung durch
Betreiben des Schleifvorgangs unter maximal zulässigen Bedingungen bei gleichzeitiger
Beibehaltung
der vorgegebenen Bearbeitungsgüte auf der gesamten
Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks zu erhöhen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels , das eine Rea-' lisierungsmöglichkeit der automatischen Regelung
von Parametern des Schleifvorgangs darstellt, näher erläutert: Es zeigen Sig. 1
- Schleifscheibe und Werkstück rür verschiedene Beispiele der Bearbeitung eines
Werkstücks beim Außenrund- Einstech-Schleifen, Keilwellenschleifen, gemäß der Errindung;
und Eig, 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur automatischen Regelung von Parametern
des Schleifvorgangs.
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In Fig. 1 ist der Charakter des Zusammenwirkens einer Schleifscheibe
1 mit einem Werkstück 2 für verschiedene Schleifarten dargestellt. Zum Außenrund-Einstechschleifen
und Kleiwellenschleifen ist die Breite Bs (Fig. la, d und b, e) der Schleifscheibe
1 größer als die Breite Bt des Werkstücks 2. Beim Flachschleifen ist die Breite
Bs (Fig. lc und f) der Schleifscheibe 1 kleiner als die Breite Bt des Werkstücks
2. Da die Form eines Ausgangsprofils 3 des Werkstücks 2 einen zufälligen CDzakter
besitzt , und weil sich das Werkstück durch ein besonderes Ausgangsprofil 3 des
Werkstücks 2 kennzeichnet, berührt die Schleifscheibe 1 das Werkstück 2 nur an einzelnen
Abschnitten bi der Breite Bt des Werkstücks 2. Die Diff'erenz zwischen dem Profil
3 des Werkstücks 2 und einem Profil 4 (Fig. ld) der Schleifscheibe 1 stellt
das
Profil der ßearbeitungszugabe dar, die bein jeweiligen Schleifgang abgeschliffen
wird. Die Größe der Bearbeitungs zugabe A an einzelnen Abschnitten b ist verschieden,
wobei die maximale Größe der Bearbeitungszugabe den Begrenzungsfaktor des maximal
zulässigen Schleifzustandes darstellt.
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Die Einrichtung zur automatischen Regelung von Parametern des Schleifvorgangs
enthält einen Einsteller 5 (Fig. 2) für den einzustellenden Parameterwert des Schleifvorgangs,
der eine Bezug8strom- bsw. Bezugsspanaungsquelle darstellt0 Der Eins teller 5 ist
an einen der Eingänge der Vergleicheeinheit 6 zum Vergleichen des eingestellten
und des tatsächlichen Parameterwertes des Schleifvorgangs angeschlossen, während
an deren anderen Eingang eine Einheit 7 zur Abtrennung des maximalen Parameterwertes
des Schleifvorgangs angeschlossen ist, der auf eine Breiteneinheit des Sohle ifvorgangs
entfällt Der Ausgang der Vergleichseinheit 6 ist mit dem Eingang eines Reglers 8
verbunden, der mit einer Regelstre¢ke 9 zusainmenwirkt, mit dem ein Geber 10 des
tatsächlichen Parameterwertes des Schleifvorgangs verbunden ist. Der Ausgang des
Gebers 10 ist an einen der Eingänge der Jhbtrennunseinheit 7 angeschlossen, die
mit der Regelstrecke 9 optisch verbunden ist.
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Die Einheit 7 zur Abtrennung des maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs,
der auf eine Breiteneinheit des Sohleifvorgangs entfällt, enthält,ein optisch-elektronisches
Meßgerät 11 zum Messen der Leuchtkraft der Teilchen an der Schleifscheibe 1 die
auf eine jede Schleifbreiteneinheit entfallen.
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An das Meßgerät 11 ist eine Einheit 12 zur Summierung von Signalen
angeschlossen, die Informationen über das Leuchten der Teilchen an der Schleifscheibe
1 (Fig. 1) tragen. Die Summiereinheit 12 ist an einen der Eingänge einer Berechnungseinheit
13 zum Berechnen des auf eine Schleifbreiteneinheit kommenden maximalen Parameterwertes
des Schleifvorgangs angeschlossen, entspricht deren anderer Eingang an den Ausgang
einer ein heit 14 zur Abtrennung des msodmalen Wertes des Informationen über das
Leuchten der Teilchen an der Schleifacheibe 1 tragenden Signals angeschlossen ist.
Der Eingang der Einheit 14 ist mit dem Meßgerät 11 verbunden. Ein dritter a Angang
der Berechnungseinheit 13 stellt den Eingang der Abtrennungseinheit 7 dar und ist
an den Geber 10 angeschlossen, während deren Ausgang den Ausgang der Abtrennungseinheit
7 darstellt.
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Des optisch-elektronische Meßgerät jl zum Messen des Leuchtena der
Teilchen an der Schleifscheibe 1, die auf eine jede Breiteneinheit des Schleifvorgangs
entfallen, stellt ein optisches System 15 und einen Photoempfänger dar, der aus
einzelnen Zellen 16 besteht. Jede Zelle 16 besitzt ihren eigenen Anpaßverstärker
17, dessen Ausgangssignal Informationen über das Leuchten der Teilchen innerhalb
einer jeden Breiteneinheit der Schleifscheibe 1 trägt. Das optische System 15 des
Meßgerät5 11 ist auf die Schneidkante der Schleifscheibe 1 gerichtet.
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Die Einheit 14 zur Abtrennung des maximalen Wertes des Informationen
über das Leuchten der Teilchen an der Schleifscheibe tragenden Signals stellt einen
Satz von Ventilelementen
18 dar, von denen jedes. über seinen Anschluß,
beispielsweise Anode, an einen der Anpaßverstärker 17 des Meßgeräts 11 angeschlossen
ist. Andere Anschlüsse, beispielsweise Katoden, sind zusammengefaßt und an einen
Anschluß eines Belastungswiderstandes 19 angeschlossen, dessen anderer Anschluß
an die gemeinsame Schiene angeschlossen ist.
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Die Summiereinheit 12 besteht aus einzelnen Stromgeneratoren 20,
deren Eingänge jeweils an die Ausgänge der Anpaßverstärker 17 des Meßgeräts 11 angeschlossen
sind, während ihre Ausgänge zusammengefaßt und an einen Anschluß eines Belastungswiderstandes
ai angeschlossen sind, des sen anderer Anschluß an die gemeinsame Schiene aDgesoblossen
ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Arbeit der Einrichtung
am Beispiel des Keilwellenschleifens erläutert.
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Die Arbeit der Einrichtung besteht darin, daß während des Schleifvorgangs
mit dem Weber 10 die Leistung des Antriebsmotors der Schleifscheibe 1 gemessen wird.
Das Signal des Gebers 10, das die Information über die Leistung trägt, die auf die
gesamte Schleifbreite entfällt, gelangt in die Einheit 7, wo aus ihm ein Signal
abgetrennt wird, das die Information über die maximale Leistungsgröße trägt, die
einer Breiteninheit des Schleifvorgangs entspricht. Vom Ausgang der Einheit 7 gelangt
das Signal zu einem der Eingänge der Vergleichseinheit 6 n deren anderen Eingang
das Signal vom Einsteller 5 ankommt.
In der Einheit 6 werden sie
verglichen, und das )ifferenzaignal gelangt in den Regler 8, wo es in die Stellgröße
in Gestalt einer automatischen Veränderung der Geschwindigkeit der relativen Längsverschiebung
von Werkzeug und Werkstück umgewandelt wird.
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Die Einheit 7 zur Abtrennung des maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs,
der auf eine Schleifbreiteneinheit kommt arbeitet auf , folgende Weise: ueber das
optische system 15 des Meßgeräts 11 das auf die Schneidkante der Schleifacheibe
1 gerichtet ist, gelangt das Lichtsignal in die Zellen 16 des Photoempfängers. Da
die Bearbeitungszugabe am Werkstück 2 (Fig. 1) in zufälliger Weise verteilt ißtwsind
die Signale in einer jeden Zelle verschieden.Danach gelangen die Signale dber die
Verstärker 17 (Fig. 2) und die Ventilelemente 18 in den Belastungswiderstand 19
an dem das Signal abgetrennt wird, das dem maximalen Wert von Signalen entspricht,
die von den Verstärkern 17 kommen, und Informationen ueber die maximale Leuchtkraft
einer Schleifbreiteneinheit trägt Wenn an manchen Verstärkern 17 die Signale geringer
als das maximale sind, sind die ihnen entsprechenden Ventilelemente gesperrt, da
sie urt er Spannung umgekehrter Polarität stehen. Der Anschluß des Belastungswiderstandes
19 stellt den Ausgang der Einheit 14 dar.
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Gleichzeitig gelangen Signale über die Verstärker 17 und die ihnen
zugeordneten Stromgeneratoren 20 in einen anderen Belastungswiderstand 21, an dem
alle Stromsignale von den
Stromgeneratoren 20 summiert werden.
Das Signal vom Belaatungswiderstand 21 ist das Ausganssignal für die Einheit 12
und trägt Informationen über das Gesamtstrahlen der Teilchen an der Schleifsoheibe
1. Äm Eingang der Einheit 13 kommen gleichzeitig drei Signale an: von der Summiereinheit
12, der Einheit 14 und vom Geber 10. In der Einheit 13 erfolgt das Berechnen des
maximalen Patameterwertes des Schleifvorgangs, der einer Breiteneinheit des Schleifvorgangs
entspricht, durch Dividieren des Signals vom Ausgang des Gebers 10 durch die Größe
des Signals vom Ausgang der Summiereinheit 12 und Multiplizieren desselben mit der
Größe des Signals von der Einheit 14.
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Das Ausgangssigna 1 der Einheit 13 stellt das Ausgangasignal der Einheit
7 zur Ab trennung des maximalen Parameterwertes des' Schleifvorgangs dar, der auf
eine Schleifbreiteneinheit kommt, und gelangt zum Eingang der Vergleichseinheit.
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Das Messen des maximalen Parameterwertes des Schleifvorgangs, der
einer Breiteneinheit des Schleifvcrgangs entspricht, ermöglicht es, die Schleifleistung
durch Betreiben des Schleifvorgans unter maximal zulässigen Bedingungen bei gleichzeitiger
Beibehaltung der vorgegebenen Bearbeitungsgüte auf der gesamten Oberfläche des zu
bearbeitenden Werkstücks zu erhöhen.
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L e e r s e i t e